DE1961424A1 - Hydraulische Vorrichtung zum Anziehen eines Bolzens - Google Patents

Description

Dipl.-ing. Ludewig
Di.ri.-P^ys. Suse

56 V/Lippenal-Barmen 1961424

Unferdörnen 114 Tel. 553611/12 "Fall 420"

.'Vktieselskabet Burmeister & Wain's Maskin- og Skibsbyggeri, Kopenhagen, Dänemark

Hydraulische Vorrichtung zum Anziehen eines Bolzens.

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Vorrichtung zum Festspannen eines Bolzens gegen eine Unterlage, wobei das Anziehen des Bolzens dadurch vorgenommen wird, dass der Bolzen mit Hilfe eines Druckmittels gestreckt wird, und wobei die Vorrichtung in einen mit dem Bolzen verbundenen, ringförmigen Teil, wie z.B. einer Mutter, eingebaut ist.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art hat eine hydraulische Arbeitskammer, die sich zwischen einander zugekehrten Flächen an der Mutter des Bolzens und einer Unterlegscheibe befindet, welche Teile ausserdem zwei Sätze zusammenwirkende Zylinderflächen haben, in denen Hochdruckdichtungen zum Absperren der Arbeitskammer angebracht sind. Nach dem Strecken des Bolzens mit Hilfe des hydraulischen Drucks wird die gestreckte Stellung des Bolzens fixiert, z.B. durch Anziehen einer mit einem Gewinde an der Aussenseite der Mutter zusammenwirkenden zusätzlichen Mutter gegen die Unterlegscheibe, und die Bolzenkraft wird nunmehr durch die äussere Mutter auf die Unterlegscheibe übertragen, so dass der hydraulische Druck entspannt werden kann. Die bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass sich die hydraulischen Dichtungen nicht zum Zweck des Reparierens oder Auswechselns herausnehmen lassen, wenn der Bolzen angezogen ist, und werden die Dichtungen defekt, ist es nicht mehr möglich, die Arbeitskammer unter den Druck zu setzen, der erforderlich ist, damit die Mutter gelöst werden kann. Man kann deshalb ^J^9:u gezwungen sein, die Mutter zu zerstören, um die Bolzenkraft aufzuheben, wenn die Verbindung demontiert werden soll*

Um diesen Nachteil zu beseitigen, umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung mehrere, um die Bolsenachse herum verteilte und mit dieser genau oder hauptsächlich parallele hydraulische Zylinder mit zugehörigen Kolben, die über die nach innen gekehrte Stirn-

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fläche des ringförmigen Teils hinausragen,weiche Zylinder durch Kanäle miteinander verbunden sind, die einen Zutritt für Druckflüssigkeit haben ,und an ihrem nach aussen gekehrten Ende mit einem lösbar befestigten Sperrorgan verschlossen sind.

Dadurch, dass man bei der Erfindung die zum Strecken des Bolzens erforderliche Kraft auf mehrere Zylinder mit zugehörigen, separaten Kolben verteilt, statt wie bei der bekannten Spannvorrichtung die Mutter oder deren Unterlegscheibe als hydraulischen Kolben zu benutzen, erreicht man den wesentlichen Vorteil, dass sich jeder der Kolben aus seinem Zylinder herausnehmen lässt, auch wenn der Bolzen gespannt ist, so dass eine defekte Dichtung ausgewechselt und die Vorrichtung daraufhin auf gewöhnliche Weise zum Strecken des Bolzens zwecks Demontage der Bolzenverbindung benutzt werden kann.

Erfindungsgeresäss können wenigstens Teile der Zylinder und deren Verbindungskanäle in einem auf der nach innen gekehrten Seite des ringförmigen Teils angebrachten Zwischenring ausgebildet sein. Hierdurch dient dsr Zwischenring da^u, die durch die einzelnen hydraulischen Zylinder ausgeübten Drücke gleichmässig auf die Anlagefläche des Ringes zu verteilen, so dass eine stellenweise Ueberbelastung der Unterlage vermieden wird.

Alternativ können die Zylinder und Verbindungskanäle im ringförmigen Teil ausgebildet sein und jeder Zylinder kann zwei Kolben enthalten, die auf je einer Seite der Mündung der Kanäle in den Zylinder liegen. Diese Ausführungsform, die, abhängig von der Struktur unö metha&ifjchen Festigkeit der Unterlag©, mit oder ohne einen zwischen den ringförmigen Teil und die Unterlage eingelegten Zwischenring angewendet werden kann, hat gegenüber der vorher besprochenen den Vorteil, dass kein genaues Zentrieren fluchtender Zylinderbohrungen in zwei Komponenten der Vorrichtung nötwendig ist.-

Das Sperrorgan kann erfindungsgemäss von einer in den Zylinder eingeschraubten Verschlussschraube gebildet werden, welches den zusätzlichen Vorteil hat, dass man sich gegebenenfalls des Innengewindes der Zylinder zum Einschrauben von Abdrückschrauben bedienen kann, so dass man die Bolzenverbindung lösen kann, auch

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wenn keine Reserved!errungen sum Etb€zzbz 3~γ defekten Dichtung oder Dichtungen zur Verfügung stehen»

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen hydraulischen Spannvorrichtung, die in eine Mutter und zugehörigen Zwischenring für einen Bolzen eingebaut ist,

Fig. 2 das in Fig. 1 Gezeigte in der Draufsicht,

Fig. 3 einen Ausschnitt des in Fig.. 1 Gezeigten in grösserem Massstab und

Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Ansicht einer geänderoen Ausführungsform.

Die Fig. 1-3 zeigen einen Bolzen 1 mit einer Mutter 2, die gegen sxne Unterlage 3 gespannt werden soll. Die Unterlage 3 kann z.B. ein Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine sein, der mit Hilfe einer Anzahl Bolzen 1 am Zylinderblock oder -gehäuse der Maschine festgespannt werden soll.

In der Mutter 2 ist eine Anzahl - im gezeigten Beispiel zwölf zylindrische Bohrungen 4, die in einem Kreis um das Gewinde der Mutter herum und parallel mit der Achse des Bolzens 1 angeordnet sind, vorgesehen. Das obere, d.h. der Unterlage 3 abgekehrte, Ende jeder Bohrung 4 ist mit einem Gewinde versehen, in das eine Verschlussschraube 5 eingeschraubt werden kann. Zwischen die untere Stirnfläche der Mutter 2 und die Unterlage 3 ist ein Zwischenring 6 eingelegt, in dessen nach oben zeigender Stirnfläche zwölf zylindrische Bohrungen 7 vorgesehen sind, die alle den gleichen Durchmesser wie die Bohrungen 4 haben und jeweils mit einer dieser Bohrungen 4 fluchten. In jedem der fluchtenden Sätze von Bohrungen 4 und 7 ist ein hydraulischer Kolben 8 mit einem geeigneten axialen Spielraum zwischen der Stirnfläche der Schraube 5 und dem Boden der Bohrung 7 verschiebbar. Derjenige Teil der Oberfläche des Kolbens Ö, der in die Bohrung 7 hineinragt, weist eine umlaufende Rille mit einem O-Ring 9 auf.

Am Boden jeder Bohrung 7 mündet ein Oelzuführungskanal 10 und die

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einzelnen Kanäle 10 sind durch Kanäle 11 miteinander verbunden, deren Mittellinien in Fig. 2 durch strichpunktierte Linien angedeutet sind. Wie aus der Figur hervorgeht, ist jeder Kanal 11 ein Stück von der Peripherie der Mutter 2 in diese hineingebohrt, woraufhin das nach aussen gekehrte Ende des Kanals verschlossen worden ist. Der Anschluss von aussen her an das Kanalsystem 10, 11 geschieht durch drei Gewindebohrungen 12, deren Achsen in Fig. 2 durch radiale strichpunktierte Linien angedeutet sind und die zur Aufnahme eines Anschlussnippels einer nicht gezeigten Hochdruckölleitung dienen.

Der Boden jeder Zylinderbohrung 7 bildet somit eine hydraulische Arbeitskammer und durch die Kanäle 10 und 11 können sämtliche Arbeitskammern von einer nicht gezeigten Druckquelle, die an eine der Gewindebohrungen 12 angeschlossen wird, unter hydraulischen Druck gesetzt werden. Als Druckquelle kann z.B. ein pneumatischhydraulischer Kraftverstärker dienen, der mit Druckluft mit relativ niedrigem Druck, z.B. unter 10 kp/cm , gespeist wird. Wenn die Mutter, wie gezeigt, mit drei Gewindebohrungen 12 versehen ist, kann die eine davon an eine Hochdruckquelle angeschlossen werden, während die zweite zum Entlüften des hydraulischen Systems, dient und daher geschlossen ist, wenn der hydraulische Druck erzeugt wird. Die dritte Gewindebohrung 12 kann zum Anschliessen einer Leitung benutzt werden, die zu einer entsprechenden Gewindebohrung in einer Mutter 2 eines weiteren Bolzens 1 führt, der gleichzeitig angezogen werden soll. Auf diese Weise kann eine Reihe von Bolzen, z.B. zum Festspannen desselben Zylinderkopfes, mit Hilfe einer einzigen Anschlussleitung von einer Hochdruckquelle auf einmal angezogen werden.

Wenn der Bolzen 1 in seine normale Gebrauchsstellung gespannt ist, sind zwischen die Mutter 2 und den Zwischenring 6 zwei Zwischenlagen 13, siehe Fig. 1 und 3» eingelegt, die zweckmässigerweise jeweils die Form eines Kreisringsegmentes von l$0° oder hauptsächlich 1δΟ° haben. Die Stärke der Zwischenlagen 13 ist zweckmässigerweise so gewählt, dass sie der berechneten Streckung des Bolzens 1 bei der gewünschten Bolzenkraft entspricht.

Es kann zweckdienlich sein, die Mutter 2 und den Ring 6 relativ

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zueinander zu führen, und zu diesem Zweck können zwei oder mehrere nicht gezeigte Schrauben ganz in Gewindelöcher in der nach innen gekehrten Stirnfläche der Mutter eingeschraubt sein und mit geeignetem Spielraum durch gegenüberliegende Bohrungen im Zwischenring gehen. Solche Schrauben können z.B. in den Zwischenräumen zwischen den hydraulischen Zylindern 4» 7 angebracht werden.

Die beschriebene hydraulische Vorrichtung wird folgendermassen zum Anziehen des Bolzens 1 benutzt. Nachdem der Bolzen in der Unterlage 3 angebracht worden ist, wird die Mutter 2, die eventuell mit Hilfe der erwähnten Führungsschrauben mit dem Zwischenring 6 verbunden ist, auf das Gewinde des Bolzens aufgeschraubt, bis die Unterseite des Ringes 6 gegen die Unterlage 3 und die Unterseite der Mutter 2 gegen die Oberseite des Ringes 6 anliegt. In dieser Stellung sind die Zwischenlagen 13 somit herausgenommen. Durch die Oelkanäle 10 und 11 werden dann die einzelnen Zylinder im Zwischenring unter den erforderlichen hydraulischen Druck gesetz™-, wodurch die Kolben Ö gegen die Schrauben 5 gepresst werden, die ihrerseits durch die Mutter 2 eine Streckung des Bolzens 1 bewirken. Der hydraulische Druck wird hierbei so hoch gewählt, dass der Zwischenraum zwischen der Mutter und dem Zwischenring gross genug für ein unbehindertes Einführen der Zwischenlagen 13 wird. Wenn diese eingelegt worden sind, wird der hydraulische Druck wieder entspannt und die Zwischenlagen werden hierdurch zwischen der Mutter 2 und dem Zwischenring 6 festgeklemmt. Der Bolzen 1 hat nunmehr die Streckung erfahren, die den Berechnungen nach der gewünschten Bolzenkraft entspricht, und die hydraulische Ausrüstung kann abmontiert werden, ΐίθώη der Bolzen später wieder gelöst werden soll, verfährt man in umgekehrter Reihenfolge, und zwar werden die Zylinder 7 zuerst wieder unter einen geeignet hohen Oeldruck gesetzt, wodurch die Bolzen zusätzlich so sehr gestreckt werden, dass sich die Zwischenlagen 13 herausnehmen lassen. Wenn der hydraulische Druck daraufhin wieder entspannt ist, ist auch der Bolzen 1 entlastet, so dass sich die Mutter 2 und der Zwischenring 6 abnehmen lassen.

Sollte es sich bei den beschriebenen Vorgängen herausstellen, dass die hydraulische Vorrichtung nicht unter Druck setzen läset, weil eine der Dichtungen 9 defekt und damit undicht ist, kann der be-

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treffende Kolben ohne Schwierigkeiten ausgewechselt werden, obwohl der Bolzen unter Spannung steht. Zu diesem Zweck braucht man lediglich die Schraube 5 herauszuschrauben, woraufhin der Kolben. Ö aus dem Zylinder herausgenommen werden kann. Sollte die hydraulische Ausrüstung versagen, hat man ferner die Möglichkeit, nach Herausnehmen der Schrauben 5 und Kolben β geeignet lange Abdrückschrauben anstatt der Schrauben 5 einzuschrauben und damit die Mutter 2 vom Ring 6 wegzudrücken, bis sich die Zwischenlagen 13 entfernen lassen· Gegebenenfalls könnte man auch die Kolben Ö sitzenbleiben ündrAbdrückschrauben über die Kolben auf den Zwischenring wirken lassen.

Die in Fig. 4 veranschaulichte Ausfilhrungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen dadurch, dass in jedem hydraulischen Zylinder statt nur eines Kolbens zwei gegenläufige Kolben benutzt werden. Der Bolzen 1 und die Mutter 2 können im übrigen genauso ausgebildet sein, wie es in den Fig. 1-3 gezeigt ist. In Fig. 4 wird ein abweichend ausgebildeter Zwischenring 21 verwendet, dessen der Mutter 2 zugekehrte Stirnfläche völlig plan ist. Die hydraulischen Zylinder werden daher allein von den Bohrungen 4 in der Mutter 2 gebildet.

In jeder dieser Zylinderbohrungen befinden sich zwei Kolben 22 mit hydraulischen Hochdruckdichtungen 23, z.B. O-Ringen, und zwischen den beiden Kolben in jedem Zylinder iHündet einer der in Fig. 2 gezeigten Oelzuführungskanäle 11«, Die Verrichtung wirkt im übrigen in gleicher Weise wie die oben beschriebene, indem die Zufuhr von OeI unter Druck durch die Kanäle 11 die beiden Kolben 22 jedes Zylinders auseinanderpresst· Der obere Kolben in jedem Zylinder drückt hierdurch gegen die Unterseite der Schraube 5 mit einer Kraft, die durch die Mutter 2 auf den Bolzen 1 übertragen wird, während der untere Kolben 22 mit der gleichen Kraft auf den Ring 21 und durch diesen weiter auf die Unterlage 3 drückt.

Wenn die PlatζVerhältnisse es erlauben, kann man statt der gezeigten Zwischenlagen zwischen der auf den Bolzen aufgeschraubten Mutter und der Unterlage eine äussere Mutter verwenden, die auf ein aussen an der Mutter des Bolzens "sefindiishes Gewinde aufgeschraubt ist· Nach dem Strecken des Bolzens adt Hilfe des hydraulischen

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Druckes wird die äussere Mutter gegen die Unterlage gespannt und fixiert dadurch die Streckung des Bolzens, wenn der hydraulische Druck wieder entspannt wird.- Obwohl die hydraulischen Zylinder auf der Zeichnung in einer Mutter ausgebildet dargestellt sind, die auf den Bolzen aufgeschraubt wird, könnten sie auch in einem Ring ausgebildet sein, der mit einer glatten Bohrung radial auf einem entsprechenden glatten Teil des Bolzens geführt wird, und zwar wird die axiale Kraft zwischen dem Ring und dem Bolzen in diesem Fall durch einen Sprengring, der in einer Rille im Schaft des Bolzens festgehalten wird, oder eventuell einen Kopf des Bolzens übertragen. Gegebenenfalls konnten die Zylinder auch in einem integrierenden Kopf des Bolzens ausgebildet sein. Bei der Ausführungsform mit einem Kolben könnte sich die hydraulische Arbeitskammer auch in der Mutter oder dem entsprechenden Teil des Bolzens anstatt im Zwischenring befinden, wobei die gezeigten Verschlussschrauben mit einem druckdichten Sperrorgan erstattet werden müssten, das gleichzeitig die erforderlichen Kräfte auf die Mutter übertragen kann.

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Claims (1)

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Patentansprüche

^ Hydraulische Vorrichtung zum Festspannen eines Bolzens gegen eine Unterlage, wobei das Anziehen des Bolzens dadurch vorgenommen wird, dass der Bolzen mit Hilfe eines Druckmittels gestreckt wird, und wobei die Vorrichtung in einen mit dem Bolzen verbundenen, ringförmigen Teil, wie z.B. einer Mutter, eingebaut ist, gekennzeichnet durch mehrere, um die Bolzenachse herum verteilte und mit dieser parallele oder hauptsächlich parallele hydraulische Zylinder 44·»?) mit zugehörigen Kolben (8,22), die über die nach innen gekehrte Stirnfläche des ringförmigen Teils (2) ninausragen,welche Zylinder durch Kanäle (11) miteinander verbunden sind, die einen Zutritt (12) für Druckflüssigkeit haben und in ihrem nach aussen gekehrten Ende mit einem lösbar befestigten Sperrorgan (5) verschlossen sind.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens Teile der Zylinder (4,7) und deren Verbindungs-/-anäle (11) in einem auf der nach innen gekehrten Seite des ringförmigen Teils (2) angebrachten Zwischenring (6) ausgebildet sind. ;. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, aass die Zylinder (4) und die Verbindungskanäle (11) im ringförmigen Teil (2) ausgebildet sind und dass jeder Zylinder zweiiKoiben (22) enthält, die auf je einer Seite der Mündung der Kanäle ir. den Zylinder liegen.

4. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet . dass das Sperrorgan (5) von einer in den Zylinder [L] eingeschraubten Verschlussschraube gebildet wird.

5. ■■ Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1-4» dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei als Ringsegmente ausgebildete Zwischenlagen (13) umfasst, die dazu eingerichtet sind, zwischen die nach innen gekehrte Stirnfläche des ringförmigen Teils (2) und die Unterlage (3) oder den Zwischenring (6) gelegt zu werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5* gekennzeichnet durch Organe zum Führen des ringförmigen Teils (2) in bezug auf den Zwischenring (6).

7. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Verbindungskanäle (11) ausser dem genannten Zutritt (12) wenigstens einen weiteren Zutritt haben,

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mit, dem die Kanäle an Kanäle in einer entsprechenden hydraulischer. Vorrichtung an einem anderen Bolzen angeschlossen werden können«

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